Nitreren behandeling
Genitreerde tandwielen
Nitrerenbehandeling verwijst naar een chemisch warmtebehandelingsproces waarbij stikstofatomen het oppervlak van het werkstuk infiltreren in een bepaald medium bij een bepaalde temperatuur. Genitreerde producten hebben een uitstekende slijtvastheid, vermoeidheidsweerstand, corrosieweerstand en weerstand tegen hoge temperaturen.
Hier bekijken we de video van Netrex, Netrex legt heel goed uit wat nitreren is.
Inleiding tot nitreerbehandeling
De elementen aluminium, chroom, vanadium en molybdeen in traditionele materialen van gelegeerd staal zijn zeer nuttig voor nitreren. Wanneer deze elementen bij de nitreertemperatuur in contact komen met de ontluikende stikstofatomen, worden stabiele nitriden gevormd.
In het bijzonder werkt het molybdeenelement niet alleen als een element voor het genereren van nitriden, maar werkt het ook als een vermindering van de brosheid die optreedt bij de nitreertemperatuur. De elementen in andere gelegeerde staalsoorten, zoals nikkel, koper, silicium, mangaan, enz., dragen niet veel bij aan de nitreereigenschappen.
In het algemeen geldt dat als het staal een of meer nitridevormende elementen bevat, het effect na nitreren relatief goed is. Onder hen is aluminium het sterkste nitride-element en nitreren met 0,85 tot 1,5 procent aluminium geeft de beste resultaten.
Voor wat betreft chroomhoudend chroomstaal kunnen bij voldoende gehalte ook goede resultaten worden behaald. Maar er is geen koolstofstaal bevattende legering omdat de genitreerde laag erg bros is en gemakkelijk af te pellen, dus het is niet geschikt voor het nitreren van staal.
Er zijn zes veelgebruikte nitreerstalen als volgt:
(1) Laaggelegeerd staal dat aluminium bevat (standaard genitreerd staal)
(2) SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9800-serie van laaggelegeerd staal met een middelgroot koolstofgehalte dat chroom bevat.
(3) Heet werk matrijsstaal (met ongeveer 5 procent chroom) SAE H11 (SKD-61) H12, H13
(4) Ferritisch en martensitisch roestvrij staal SAE 400-serie
(5) Austenitisch roestvrij staal SAE 300-serie
(6) Precipitatiehardend roestvrij staal 17-4PH, 17-7PH, A-286, enz.
Standaard genitreerd staal dat aluminium bevat, kan na nitreren een hoge hardheid en slijtvaste oppervlaktelaag krijgen, maar de uitgeharde laag is ook erg bros. Integendeel, chroomhoudend laaggelegeerd staal heeft een lagere hardheid, maar de geharde laag is taaier en het oppervlak heeft ook een aanzienlijke slijtvastheid en balkweerstand. Daarom moet u bij het selecteren van materialen aandacht besteden aan de kenmerken van de materialen en ten volle gebruik maken van hun voordelen om aan de functies van de onderdelen te voldoen. Gereedschapsstaalsoorten zoals H11 (SKD61) D2 (SKD-11) hebben een hoge oppervlaktehardheid en een hoge kernsterkte.
Effect
Verhoog de slijtvastheid, oppervlaktehardheid, vermoeidheidsgrens en corrosieweerstand van stalen onderdelen.
Technisch proces
Oppervlaktereiniging van onderdelen vóór nitreren
De meeste onderdelen kunnen direct na het ontvetten worden genitreerd door middel van gasontvetting. Sommige onderdelen moeten ook met benzine worden gereinigd, maar als bij de laatste verwerkingsmethode vóór het nitreren polijsten, slijpen, polijsten, enz.
Defecten zoals buigen zijn opgetreden. Op dit moment moet een van de volgende twee methoden worden gebruikt om de oppervlaktelaag te verwijderen. De eerste methode gebruikt eerst gas om olie te verwijderen alvorens te nitreren. Gebruik vervolgens aluminiumoxidepoeder om het oppervlak te zandstralen (schurende reiniging). De tweede methode is om fosfaatcoating op het oppervlak aan te brengen.
Uitlaatlucht van nitreeroven:
Plaats de bewerkte onderdelen in de nitreeroven en sluit het ovendeksel af om op te warmen, maar voordat het tot 150 graden wordt verwarmd, moet de oven worden uitgeput. De belangrijkste functie van de oven is om te voorkomen dat explosief gas in contact komt met lucht wanneer ammoniak wordt afgebroken, en om oxidatie van het oppervlak van het verwerkte object en de drager te voorkomen.
Het gebruikte gas is ammoniak en stikstof. De essentie voor het verwijderen van de lucht in de oven is als volgt:
① Nadat de te verwerken onderdelen zijn geïnstalleerd, wordt het ovendeksel verzegeld en wordt watervrij ammoniakgas gestart en is het debiet zo hoog mogelijk.
②Stel de automatische temperatuurregeling van de verwarmingsoven in op 150 graden en begin met verwarmen (merk op dat de oventemperatuur niet hoger kan zijn dan 150 graden).
③Wanneer de lucht in de oven wordt verwijderd tot minder dan 10 procent, of het uitlaatgas meer dan 90 procent NH3 bevat, wordt de oventemperatuur verhoogd tot de nitreertemperatuur.
Afbraaksnelheid van ammoniak
Nitreren wordt uitgevoerd door andere legeringselementen in contact te brengen met stikstof in wording, maar de productie van stikstof in wording is dat het staal zelf een katalysator wordt wanneer ammoniakgas in contact komt met het verwarmde staal om de ontleding van ammoniak te bevorderen.
Hoewel nitreren kan worden uitgevoerd onder ammoniak met verschillende ontledingssnelheden, is de ontledingssnelheid in het algemeen 15-30 procent en wordt de vereiste dikte voor nitreren gedurende ten minste 4-10 uur gehandhaafd en wordt de behandelingstemperatuur op ongeveer 520 graden.
Afkoelen
De meeste industriële nitreerovens hebben warmtewisselaars om de verwarmingsoven en de bewerkte onderdelen snel af te koelen nadat het nitreerwerk is voltooid. Dat wil zeggen, nadat het nitreren is voltooid, wordt het verwarmingsvermogen uitgeschakeld om de oventemperatuur met ongeveer 50 graden te verlagen, waarna het ammoniakdebiet wordt verdubbeld en de warmtewisselaar wordt gestart.
Let er op dit moment op of er bellen overlopen in de glazen fles die is aangesloten op de uitlaatpijp om de positieve druk in de oven te bevestigen. Nadat het in de oven ingevoerde ammoniakgas stabiel is geworden, kan de stroomsnelheid van ammoniak worden verminderd totdat de positieve druk in de oven wordt gehandhaafd.
Wanneer de oventemperatuur onder 150 graden daalt, kan het ovendeksel worden geopend na het inbrengen van lucht of stikstof met behulp van de methode om het gas in de oven te verwijderen zoals hierboven beschreven.
Gasnitreren
Gasnitreren werd in 1923 gepubliceerd door de Duitse AF ry. Het werkstuk werd in een oven geplaatst en NH3-gas werd direct op 500-550 graad in de nitreeroven geleid en 20-100 uur bewaard om het NH3-gas te ontleden in een atomaire toestand.
Nitreerbehandeling met (N)-gas en (H)-gas is het belangrijkste doel van het produceren van een slijtvaste en corrosiebestendige verbindingslaag op het oppervlak van het staal. De dikte is ongeveer 0.02-0,02 m/m, en de aard ervan is extreem hard Hv 1000 ~1200, en extreem bros. De afbraaksnelheid van NH3 varieert afhankelijk van het debiet en de temperatuur.
Hoe groter de stroomsnelheid, hoe lager de ontledingssnelheid, hoe kleiner de stroomsnelheid, hoe hoger de ontledingssnelheid en hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de ontledingssnelheid. Hoe lager de temperatuur, hoe lager de afbraaksnelheid. NH3-gas ondergaat als volgt thermische ontleding bij 570 graden:
NH3 →〔N〕Fe plus 3/2 H2
De ontlede N diffundeert vervolgens in het oppervlak van het staal om zich te vormen. Fase Fe2-3N gasnitreren, het algemene nadeel is dat de uitgeharde laag dun is en de nitreertijd lang is.
Gasnitreren heeft een laag rendement vanwege de ontleding van NH3 voor nitreren, dus het is over het algemeen vast om staal te selecteren dat geschikt is voor nitreren, zoals Al, Cr, Mo en andere nitreerelementen, anders is nitreren niet mogelijk.
Over het algemeen worden JIS en SACM1 gebruikt. De nieuwe JIS, SACM645 en SKD61 worden ook wel afschrikken en ontlaten met versterkings- en taaibehandeling genoemd. Omdat Al, Cr, Mo, enz. allemaal elementen zijn die de temperatuur van het transformatiepunt verhogen, is de afschriktemperatuur hoger en is de ontlaattemperatuur ook hoger dan die van gewone structurele gelegeerde staalsoorten. De broosheid van de tempering treedt op tijdens langdurige verhitting op de nitreertemperatuur, dus de afschrik- en ontlaatbehandeling wordt vooraf toegepast.
NH3-gasnitreren, omdat het oppervlak ruw, hard en bros is vanwege de lange tijd, het is niet gemakkelijk te slijpen en de lange tijd is niet economisch. Het wordt gebruikt voor het nitreren van de vultrechter en schroefstang van de kunststof spuitgietmachine.
Vloeibare nitrering
Het belangrijkste verschil van vloeibare nitrocarbonisatie is dat er Fe3Nε-fase in de genitreerde laag is, Fe4Nr-fase bestaat maar geen Fe2Nξ-fasenitride. De ξ-faseverbinding is hard en bros in het nitreerproces, dat slecht is in taaiheid, en vloeibare nitrocarbonisatie. De methode is om roest te verwijderen, te ontvetten, het werkstuk voor te verwarmen en in een nitreerkroes te plaatsen.
De smeltkroes is gemaakt van TF-1 als het belangrijkste zout en wordt gedurende enkele minuten tot enkele uren verwarmd tot 560-600 graad. , De diepte van de nitreerlaag wordt bepaald aan de hand van de grootte van de externe belasting op het werkstuk. Tijdens de verwerking moet een luchtbuis op de bodem van de smeltkroes worden ingebracht om een bepaalde hoeveelheid luchtnitrerende agent in CN of CNO te ontleden, die zal doordringen en naar het werkoppervlak zal diffunderen, zodat de buitenste verbinding van het oppervlak van het werkstuk is 8-9 gew.% N en een kleine hoeveelheid C en de diffusielaag.
Stikstofatomen diffunderen in de -Fe-basis om het staal beter bestand te maken tegen vermoeidheid. Tijdens de nitreerperiode, vanwege de afbraak en consumptie van CNO, is het daarom noodzakelijk om de samenstelling van het zout continu te testen in 6-8 uur behandeling om het luchtvolume aan te passen of nieuw zout toe te voegen.
Het materiaal dat wordt gebruikt voor de behandeling van vloeibare zachte nitrering is ijzermetaal. De oppervlaktehardheid na nitreren is hoger als de oppervlaktehardheid Al, Cr, Mo, Ti bevat, en hoe meer goudgehalte, hoe ondieper de nitreerdiepte, zoals koolstofstaal Hv 350 -650, roestvrij staal Hv {{1} }, genitreerd staal Hv 800-1100.
Vloeibare nitrocarburering is geschikt voor slijtvaste en vermoeidheidsbestendige auto-onderdelen, naaimachines, camera's, enz., Zoals cilindervoeringverwerking, klepverwerking, zuigercilinderverwerking en niet-vervormbare mallen. Landen die vloeibare nitrocarburering gebruiken, zijn onder meer West-Europese landen, de Verenigde Staten, de Sovjet-Unie en Japan.
Ion nitreren
Deze methode is om een werkstuk in een nitreeroven te plaatsen, de oven van tevoren te stofzuigen tot 10-2-10-3 Torr (㎜Hg), vervolgens N2-gas of N2 plus H2-menggas in te voeren en de oven af te stellen om {{4} te bereiken } Torr, sluit het ovenlichaam aan op de anode, het werkstuk op de kathode en breng honderden volt gelijkspanning aan tussen de twee polen.
Op dit moment zal het N2-gas in de oven helder worden ontladen in positieve ionen en naar het werkoppervlak gaan. De spanning daalt sterk, waardoor de positieve ionen met hoge snelheid naar het oppervlak van de kathode stromen, waarbij kinetische energie wordt omgezet in gasenergie, zodat de oppervlaktetemperatuur van het werkstuk kan stijgen, als gevolg van de impact van stikstofionen, het oppervlak van het werkstuk wordt bespat met Fe.CO en andere elementen om te combineren met stikstofionen. FeN, hierdoor wordt ijzernitride geleidelijk aan het werkstuk geadsorbeerd om nitrering te produceren.
Ionennitreren gebruikt in principe stikstof, maar als koolwaterstofgas wordt toegevoegd, kan het worden gebruikt voor ionen zacht nitreren, maar het wordt over het algemeen ionenstikstof genoemd. Chemische behandeling, de stikstofconcentratie op het oppervlak van het werkstuk kan worden aangepast door de partiële drukverhouding te wijzigen van het menggas (N2 plus H2) gevuld in de oven.
Bij pure ionnitrering bevat een enkelfasige r′ (Fe4N)-structuur op het werkoppervlak N-gehalte. Bij 5,7 tot 6,1 gew.% is de laagdikte binnen 10μm. De samengestelde laag is sterk en niet poreus en valt er niet gemakkelijk af. Omdat het ijzernitride constant door het werkstuk wordt geabsorbeerd en naar het interieur diffundeert, is de structuur van het oppervlak naar het interieur FeN → Fe2N → Fe3N → Fe4N verandert in volgorde, de enkelfasige ε (Fe3N) bevat 5.{{13 }}.0 gew.% N, en de enkelfasige ξ (Fe2N) bevat 11.0-11.35 gew.%.
De ionnitrering genereert eerst de r-fase en voegt vervolgens toe. In het geval van waterstofcarbide, de verbindingslaag en de diffusielaag die overgaan in de epsilon-fase, draagt de toename van de diffusielaag veel bij aan de toename van de vermoeiingssterkte. De erodibiliteit is het beste in de -fase.
De mate van ionnitrerende behandeling kan beginnen vanaf 350 graden. De behandelingstijd kan enkele minuten of zelfs lang zijn, rekening houdend met het materiaal en de bijbehorende mechanische eigenschappen. Deze methode is hetzelfde als de vorige nitreerbehandeling met behulp van de thermische ontledingsmethode. De methode is anders. Omdat deze methode een hoge ionenenergie gebruikt, kunnen materialen zoals roestvrij staal, titanium, kobalt, enz., die in het verleden als moeilijk te behandelen werden beschouwd, ook gemakkelijk worden behandeld met een uitstekende oppervlakteharding.
Heeft u specifieke vragen over deBewerkingsdiensten? Neem contact op met Yogi!Onze verkoopingenieurs zullen van begin tot eind met u samenwerken om ervoor te zorgen dat uw project volgens uw vereisten wordt voltooid.
Ook,Yogieis een professionele fabrikant voor:Mijngereedschap, CNC-bewerkingsmachines, enMachine onderdelenal meer dan 20 jaar.
